文档介绍：电子能谱分析法什么是电子能谱分析法? ?电子能谱分析法是采用单色光源(如 X射线、紫外光)或电子束去照射样品,使样品中电子受到激发而发射出来,然后测量这些电子的产额(强度)对其能量的分布,从中获得有关信息的一类分析方法。本章主要介绍俄歇电子能谱法(AES) X 射线光电子能谱法(XPS) 紫外光电子能谱法(UPS) 第一节俄歇电子能谱法?俄歇电子能谱法是用具有一定能量的电子束(或X射线)激发样品俄歇效应, 通过检测俄歇电子的能量和强度,从而获得有关材料表面化学成分和结构的信息的方法。一、基本原理?光谱分析中已描述了原子中的电子跃迁及其俄歇电子的发射过程。?俄歇电子的激发方式虽然有多种(如 X射线、电子束等),但通常主要采用一次电子激发。?因为电子便于产生高束流,容易聚焦和偏转。俄歇电子的能量和入射电子的能量无关,只依赖于原子的能级结构和俄歇电子发射前它所处的能级位置。 ?俄歇电子产额或俄歇跃迁几率决定俄歇谱峰强度,直接关系到元素的定量分析。俄歇电子与特征 X射线是两个互相关联和竞争的发射过程。对同一 K层空穴,退激发过程中荧光 X射线与俄歇电子的相对发射几率,即荧光产额(? K)和俄歇电子产额( ) 满足=1 -? K (13-1) K? K?图 13-1 俄歇电子产额与原子序数的关系由图可知,对于 K层空穴 Z<19 ,发射俄歇电子的几率在 90 %以上;随 Z的增加, X射线荧光产额增加,而俄歇电子产额下降。 Z<33 时,俄歇发射占优势。俄歇分析的选择?对于 Z≤14的元素,采用 KLL 俄歇电子分析; ? 14<Z<42 的元素,采用 LMM 俄歇电子较合适; ? Z>42 时,以采用 MNN 和 MNO 俄歇电子为佳。为什么说俄歇电子能谱分析是一种表面分析方法且空间分辨率高? ?大多数元素在 50~1000eV 能量范围内都有产额较高的俄歇电子,它们的有效激发体积(空间分辨率)取决于入射电子束的束斑直径和俄歇电子的发射深度。?能够保持特征能量(没有能量损失)而逸出表面的俄歇电子,发射深度仅限于表面以下大约 2 nm 以内,约相当于表面几个原子层,且发射(逸出) 深度与俄歇电子的能量以及样品材料有关。?在这样浅的表层内逸出俄歇电子时,入射电子束的侧向扩展几乎尚未开始,故其空间分辨率直接由入射电子束的直径决定。 ?直接谱:俄歇电子强度[密度(电子数)]N(E) 对其能量 E的分布[N(E) - E]。?微分谱:由直接谱微分而来,是 dN(E)/dE 对E的分布[ dN(E)/dE - E]。图:俄歇电子能谱示例(银原子的俄歇能谱)?原子“化学环境”变化,不仅可能引起俄歇峰的位移(称化学位移),也可能引起其强度的变化,这两种变化的交叠, 则将引起俄歇峰(图)形状的改变。?原子“化学环境”指原子的价态或在形成化合物时,与该(元素)原子相结合的其它(元素)原子的电负性等情况?如:原子发生电荷转移(如价态变化)引起内层能级变化, 从而改变俄歇跃迁能量,导致俄歇峰位移; ?又如:不仅引起价电子的变化(导致俄歇峰位移),还造成新的化学键(或带结构)形成以致电子重新排布的化学环境改变,将导致谱图形状的改变(称为价电子谱)等。化学位移示例图 13-2 Mo(110) 面俄歇能谱